روش آزمون استاندارد ASTM C1161 برای مقاومت خمشی سرامیک‌های پیشرفته در دمای محیط

روش آزمون استاندارد ASTM C1161 برای مقاومت خمشی سرامیک‌های پیشرفته در دمای محیط

روش آزمون استاندارد ASTM C1161 برای مقاومت خمشی سرامیک‌های پیشرفته در دمای محیط، که توسط انجمن آمریکایی آزمایش و مواد (ASTM) تدوین شده است ، روشی برای تعیین مقاومت خمشی مواد سرامیکی پیشرفته در دمای محیط را شرح می‌دهد. همانطور که در استاندارد نشان داده شده است، بارگذاری‌های چهار نقطه‌ای، ¼ نقطه‌ای و سه نقطه‌ای با دهانه‌های مشخص شده، استاندارد هستند. نمونه‌های مستطیلی با ابعاد مقطع مشخص شده با ترکیبات و خواص نمونه-فیکسچر مشخص شده استفاده می‌شوند.

روش آزمون استاندارد ASTM C1161 برای مقاومت خمشی سرامیک‌های پیشرفته در دمای محیط

نمونه‌های آزمایشی ممکن است ابعادی بین 3 x 4 x 45 تا 50 میلی‌متر داشته باشند که در فیکسچرهای چهار نقطه‌ای یا سه نقطه‌ای با فاصله خارجی 40 میلی‌متر آزمایش می‌شوند. به عنوان یک روش جایگزین، می‌توان از نمونه‌های آزمایشی و دهانه‌های فیکسچر با نصف یا دو برابر این ابعاد استفاده کرد. این روش امکان آزمایش نمونه‌های آزمایشی ماشینکاری شده یا پخته شده را فراهم می‌کند. گزینه‌های مختلفی برای آماده‌سازی فرآیند شامل موارد زیر است: فرآیند منطبق با کاربرد، روش مرسوم یا روش استاندارد مشخص شده. این روش دستگاه، الزامات نمونه، روش آزمایش، محاسبات و الزامات گزارش‌دهی را شرح می‌دهد. این روش آزمایش برای سرامیک‌های یکپارچه یا تقویت شده با ذرات یا ویسکرها قابل استفاده است. همچنین می‌تواند برای شیشه‌ها نیز استفاده شود. این استاندارد برای کامپوزیت‌های سرامیکی تقویت شده با الیاف پیوسته کاربرد ندارد.

این روش آزمایش می‌تواند برای توسعه مواد، کنترل کیفیت، توصیف و تولید داده‌های طراحی مورد استفاده قرار گیرد. این روش آزمایش برای استفاده با سرامیک‌هایی با استحکام 50 مگاپاسکال یا بیشتر در نظر گرفته شده است.

تنش خمشی بر اساس تئوری تیر ساده محاسبه می‌شود، با فرض اینکه ماده ایزوتروپیک و همگن است، مدول‌های الاستیسیته در کشش و فشار یکسان هستند و ماده به صورت خطی الاستیک است. اندازه متوسط ​​دانه نباید از یک پنجاهم ضخامت تیر بیشتر باشد. فرض استاندارد مبنی بر همگنی و ایزوتروپی، استفاده از این آزمایش را برای سرامیک‌های تقویت‌شده با الیاف پیوسته ممنوع می‌کند.

مقاومت خمشی مجموعه‌ای از نمونه‌های آزمایشی تحت تأثیر پارامترهای مختلف مرتبط با روش آزمایش قرار می‌گیرد. این عوامل شامل نرخ بارگذاری، محیط آزمایش، اندازه نمونه، آماده‌سازی نمونه و وسایل آزمایش می‌شود. اندازه نمونه‌ها و وسایل آزمایش به گونه‌ای انتخاب شدند که تعادلی بین پیکربندی‌های عملی و خطاهای حاصل ایجاد شود.

به طور خلاصه، این استاندارد روش‌های آزمایشی برای تعیین استحکام خمشی مواد سرامیکی پیشرفته ارائه می‌دهد که عموماً شکننده هستند و به دلیل عدم شکل‌پذیری و سختی بالا، نیاز به روش‌های آزمایشی تخصصی دارند.

هدف از این استاندارد، استانداردسازی روش اندازه‌گیری مدول گسیختگی (استحکام خمشی) سرامیک‌های پیشرفته یکپارچه است. این استاندارد به طور خاص برای در نظر گرفتن رفتار مکانیکی منحصر به فرد سرامیک‌ها تحت تنش، به ویژه حساسیت آنها به عیوب و شرایط سطحی، طراحی شده است.

استاندارد ASTM C1161 در دمای محیط قابل اجرا است و معمولاً برای موارد زیر استفاده می‌شود:

  • کنترل کیفیت
  • تحقیق و توسعه
  • مقایسه مواد
  • تولید داده‌های طراحی برای اجزای سرامیکی سازه‌ای

این استاندارد سه پیکربندی نمونه توصیه شده را تعریف می‌کند:

  • نوع A: میله مستطیلی با نسبت دهانه به عمق 10:1، که معمولاً در آزمایش‌های چهار نقطه‌ای استفاده می‌شود.
  • نوع B: میلگرد مستطیلی با نسبت دهانه به عمق 20:1، که معمولاً برای خمش سه نقطه‌ای استفاده می‌شود.
  • نوع C: میلگرد مستطیلی کوتاه‌تر با نسبت دهانه به عمق 10:1 برای نمونه‌های کوچک‌تر یا با دسترسی محدود به مواد.

میله‌ها با سطوح صیقلی یا سنگ‌زنی شده آزمایش می‌شوند تا شرایط استفاده واقعی شبیه‌سازی شده و حساسیت به نقص سطح ارزیابی شود.

استاندارد ASTM C1161 روش‌های آزمایش خمش سه نقطه‌ای و چهار نقطه‌ای را شرح می‌دهد:

  • خمش سه نقطه‌ای: نمونه در دو نقطه تکیه‌گاه دارد و به صورت مرکزی بارگذاری می‌شود. این امر حداکثر تنش را در یک نقطه مرکزی ایجاد می‌کند.
  • خمش چهار نقطه‌ای: نمونه در دو نقطه خارجی تکیه‌گاه و در دو نقطه داخلی بارگذاری می‌شود. این پیکربندی ناحیه گشتاور ثابت بزرگ‌تری را فراهم می‌کند که به ارزیابی میانگین مقاومت در یک ناحیه بزرگ‌تر کمک می‌کند.

هر دو روش شامل بارگذاری میله سرامیکی با سرعت ثابت تا زمان وقوع شکست هستند. مقاومت خمشی از نیروی شکست، ابعاد نمونه و پیکربندی آزمایش محاسبه می‌شود.

پارامترهای اصلی مورد بررسی در این استاندارد عبارتند از:

  • مقاومت خمشی (مدول گسیختگی): حداکثر تنشی که یک ماده می‌تواند در حین خم شدن قبل از شکستن تحمل کند.
  • تحلیل منشأ شکستگی: بررسی سطوح شکستگی مواد اغلب برای تعیین نقطه شروع شکستگی انجام می‌شود که اطلاعاتی در مورد نقص‌ها یا نقاط ضعف مواد ارائه می‌دهد.

استاندارد ASTM C1161 در صنایعی که سرامیک‌ها در کاربردهای سازه‌ای استفاده می‌شوند، حیاتی است. به عنوان مثال،

  • هوافضا (به عنوان مثال، پره‌های توربین، موانع حرارتی)
  • پزشکی (مثلاً ایمپلنت‌های دندانی و ارتوپدی)
  • الکترونیک (به عنوان مثال، عایق‌ها، زیرلایه‌ها)
  • خودرو (به عنوان مثال، قطعات موتور)

با استفاده از یک روش آزمایش ثابت و تکرارپذیر، مهندسان و دانشمندان مواد می‌توانند با اطمینان عملکرد مواد را مقایسه کنند، کیفیت تولید را رصد کنند و فرضیات طراحی را اعتبارسنجی کنند.

به طور خلاصه، استاندارد ASTM C1161 مبنای مهمی برای ارزیابی قابلیت اطمینان مکانیکی سرامیک‌های پیشرفته فراهم می‌کند.

سازمان ما که سال‌هاست از طریق طیف گسترده‌ای از فعالیت‌های آزمایش، اندازه‌گیری، تجزیه و تحلیل و ارزیابی، از کسب‌وکارها در تمام بخش‌ها پشتیبانی می‌کند، دارای تیمی قوی از کارکنان است که از نزدیک پیشرفت‌های جهانی در علم و فناوری را دنبال می‌کنند و دائماً در حال بهبود خود هستند. در این زمینه، ما همچنین خدمات آزمایش را مطابق با استاندارد "ASTM C1161 Standard Test Method for Flexural Strength of Advanced Ceramics at Ambient Temperature" ارائه می‌دهیم.

واتساپ